重力式碼頭沉箱結(jié)構(gòu)浮游穩(wěn)定性分析

張會(huì)娟

摘 要：重力式碼頭沉箱結(jié)構(gòu)是一種重要的碼頭結(jié)構(gòu)型式，為保沉箱結(jié)構(gòu)在水下漂浮、拖運(yùn)和沉放的過(guò)程中不發(fā)生傾覆，有必要對(duì)其浮游穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。本文以實(shí)際工程為例，對(duì)沉箱結(jié)構(gòu)的浮游穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算分析，并對(duì)沉箱吃水與干舷高度進(jìn)行驗(yàn)算，同時(shí)對(duì)沉箱拖運(yùn)工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，可為重力式碼頭沉箱結(jié)構(gòu)的施工和設(shè)計(jì)提供參考。

關(guān)鍵詞：重力式碼頭 沉箱 穩(wěn)定性 工藝

1.引言

作為主要的重力式碼頭結(jié)構(gòu)型式之一的沉箱結(jié)構(gòu)在實(shí)際工程中得到了廣泛應(yīng)用。為了保證沉箱在漂浮和運(yùn)送過(guò)程中不發(fā)生傾斜和傾覆，需要對(duì)其浮游穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算。沉箱結(jié)構(gòu)的浮游穩(wěn)定性一般通過(guò)定傾中心高度進(jìn)行量化分析。浮體在外力矩的影響下回發(fā)生傾斜，同時(shí)，在傾斜過(guò)程中浮心位置將發(fā)生改變。根據(jù)小傾角相關(guān)理論，浮心軌跡接近于圓弧形。

為保證沉箱結(jié)構(gòu)的浮游穩(wěn)定性和安全性，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)——《重力式碼頭設(shè)計(jì)與施工規(guī)范》規(guī)定，在同一港區(qū)內(nèi)或運(yùn)程30海里內(nèi)的近程范圍內(nèi)進(jìn)行輸運(yùn)，浮運(yùn)壓載須大于等于0.2米；對(duì)于整個(gè)浮運(yùn)內(nèi)有夜間航行或運(yùn)程大于等于30海里的遠(yuǎn)程浮運(yùn)時(shí)，根據(jù)規(guī)范要求，固體壓載須大于等于0.4米，液體壓載須大于等于0.5米。本文擬以實(shí)際工程為例，對(duì)沉箱結(jié)構(gòu)的浮游穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算分析，并對(duì)沉箱吃水與干舷高度進(jìn)行驗(yàn)算。

2.沉箱浮游穩(wěn)定性驗(yàn)算

2.1計(jì)算資料

根據(jù)實(shí)際工程相關(guān)資料，預(yù)估沉箱浮運(yùn)距離為15km左右，根據(jù)規(guī)范可知該浮運(yùn)距離屬于近程浮運(yùn)，應(yīng)滿足浮運(yùn)壓載大于等于0.2m的要去。根據(jù)相關(guān)資料顯示，鋼筋混凝土重度標(biāo)準(zhǔn)值為25.0 kN/m3，海水重度標(biāo)準(zhǔn)值為10.25 kN/m3，木材重度標(biāo)準(zhǔn)值為8 kN/m3。

因該沉箱前后對(duì)稱，故沉箱的重心在沉箱寬度的中心線上，不需預(yù)加平衡壓載水。

擬建碼頭所需部分材料及其重度、內(nèi)摩擦角的標(biāo)準(zhǔn)值可按表1選用。

4.結(jié)語(yǔ)

沉箱結(jié)構(gòu)是一種常見(jiàn)的重力式碼頭結(jié)構(gòu)型式，計(jì)算沉箱浮游穩(wěn)定性是保證沉箱在水下漂浮、拖運(yùn)和沉放的過(guò)程中不發(fā)生傾覆的重要依據(jù)。本文以實(shí)際工程為例，對(duì)沉箱結(jié)構(gòu)的浮游穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算分析，并對(duì)沉箱吃水與干舷高度進(jìn)行驗(yàn)算，同時(shí)對(duì)沉箱拖運(yùn)施工工藝進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹。另外，為了準(zhǔn)確運(yùn)算沉箱結(jié)構(gòu)的浮游穩(wěn)定性，還可以借助3D軟件對(duì)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校核，在CAD中將沉箱的三視圖做成面域，分別在三維空間進(jìn)行長(zhǎng)度、寬度和高度方向的拉伸，然后疊加到一起，用布爾運(yùn)算取并集，完成沉箱建模。在后續(xù)研究中可以采用這種方法進(jìn)行進(jìn)一步探討。

參考文獻(xiàn)：

[1]林志穎，楊成龍.深水基床整平及沉箱安裝施工工藝探討[J].珠江水運(yùn)，2018（11）：50-51.

[2]溫文峰，楊文忠，嚴(yán)志娟.大型沉箱出運(yùn)及安裝施工關(guān)鍵技術(shù)[J].中國(guó)水運(yùn)，2018，18（03）： 165-167.

[3]李開開，樊津瑞.沉箱的浮游穩(wěn)定性計(jì)算[J].中國(guó)水運(yùn)，2016，16（12）：187-190.

[4]侯明濤，綦峰，許玉磊.BIM技術(shù)在沉箱浮游穩(wěn)定計(jì)算中的應(yīng)用[J].中國(guó)港灣建設(shè)， 2016， 36（05）：6-8.

[5]侯勇，王軍，宋蘭芳，等.方沉箱浮游穩(wěn)定特性[J].水運(yùn)工程，2015（09）：71-73+78.